DE69313601T2

DE69313601T2 - Electronic cassette for taking X-ray images

Info

Publication number: DE69313601T2
Application number: DE69313601T
Authority: DE
Inventors: Lothar Siegfried Jeromin; Edward Neill Lawrence; Denny Lap Yen Lee
Original assignee: Sterling Diagnostic Imaging Inc
Current assignee: Sterling Diagnostic Imaging Inc
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: EP0603709A3; DE69313601D1; US5661309A; EP0603709B1; EP0603709A2; JPH06342099A

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Scope of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft die Aufnahme von Röntgenbildern und insbesondere eine filmiose, in sich abgeschlossene, tragbare elektronische Kassette und einen damit verbundenen Vorgang zur Aufnahme und Speicherung digitaler Darstellungen radiographischer Bilder.The present invention relates to the acquisition of radiographic images and more particularly to a filmless, self-contained, portable electronic cassette and associated process for acquiring and storing digital representations of radiographic images.

2. Description of the state of the art

Bekannte medizinische Diagnosevorgänge speichern Röntgenbilder auf Filmen auf Silberhalogenidbasis. Diese Systeme erfordern es im allgemeinen, einen Röntgenstrahl durch das zu untersuchende Objekt zu richten, den Strahl mit einem bildverstärkenden Element aufzufangen, den verstärkten und entsprechend dem Bild modulierten Strahl auf einem Film auf Silberhalogenidbasis zu speichern und dieses aufgenommene latente Bild chemisch in ein permanentes und sichtbares Bild zu konvertieren, das als Radiogramm bezeichnet wird. Vgl. USP 5,070,248 unter dem Titel KASSETTE MIT VERSTÄR- KUNGSSCHIRMEN ZUR VERWENDUNG MIT EINEM RÖNTGENFILM. In diesem Bereich wurde durch verbesserte Effektivität des Verstärkungs schirms zur Verringerung der Bestrahlungsmenge des Patienten, Paketierung des Systems, derart, daß es unter Tageslichtbedingungen einsetzbar ist, und Erzeugung digitalisierter Darstellungen des Bildes, die zur Unterstützung der Interpretation des gespeicherten Bildes auf vielfältige Weise bearbeitet und interpoliert werden können, ein deutlicher Fortschritt erzielt. Es ware wunschenswert, den durch Verwendung von Filmfolien und chemischer Verarbeitung anfallenden Zeit- und Kostenaufwand zu beseitigen.Known medical diagnostic procedures store X-ray images on silver halide-based film. These systems generally require directing an X-ray beam through the object to be examined, collecting the beam with an image intensifying element, storing the intensified and image-modulated beam on silver halide-based film, and chemically converting this recorded latent image into a permanent and visible image called a radiogram. See USP 5,070,248 entitled CASSETTE WITH INTENSIVING SCREENS FOR USE WITH X-RAY FILM. Advances in this area have been made by improving the effectiveness of the intensifying screen to reduce the amount of radiation to the patient, packaging the system so that it can be used in daylight conditions, and producing digitized representations of the image which can be manipulated and interpolated in a variety of ways to assist in the interpretation of the stored image. It would be desirable to eliminate the time and expense involved in using film and chemical processing.

Bei der Einführung von Systemen, die nicht von herkömmlichen Filmen auf Silberhalogenidbasis abhängen, wurden Fortschritte erzielt. Das xeroradiographieverfahren nimmt ein latentes radiographisches Bild unter Verwendung einer röntgenstrahlungsempfindlichen Schicht auf (L. Jeromin, "Electroradiography", in Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation, herausgegeben von JG Webster, Wiley, New York, 1988). Vor Bestrahlung mit Röntgenstrahlung ist die Fläche der photoleitenden Schicht gleichmäßig geladen; nach der Bestrahlung mit Röntgenstrahlung werden, je nach der Intensität der entsprechend dem Bild modulierten Strahlung, durch die Röntgenstrahlung erzeugte Elektronenlochpaare durch ein elektrisches Feld getrennt, das von den an die Fläche angelegten Ladungen hier einfällt, und sie bewegen sich das Feld entlang, derart, daß sie sich mit der Flächenladung rekombinieren. Nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen verbleibt auf der Plattenfläche ein latentes Bild in Form elektrischer Ladungen unterschiedlicher Stärke, das durch Tönung und Übertragung des Bildes auf eine Aufnahmefohe sichtbar gemacht werden kann.Progress has been made in introducing systems that do not depend on conventional silver halide films. The xeroradiography process records a latent radiographic image using an X-ray sensitive layer (L. Jeromin, "Electroradiography," in Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation, edited by JG Webster, Wiley, New York, 1988). Before X-ray irradiation, the surface of the photoconductive layer is uniformly charged; after X-ray irradiation, depending on the intensity of the radiation modulated to form the image, electron-hole pairs generated by the X-rays are separated by an electric field incident on the surface from the charges applied to it, and they move along the field such that they recombine with the surface charge. After irradiation with X-rays, a latent image in the form of electrical charges of varying strength remains on the plate surface, which can be made visible by tinting and transferring the image to a recording film.

Bemühungen, den Aufnahmefilm zu beseitigen, gehen auch dahin, eine Schicht stimulierbaren Phosphors zu verwenden, um das durch Strahlung übertragene Bild aufzufangen. Vgl. zum Beispiel US-Patent 4,931,643, AUTORADIOGRAPHIESYSTEM FÜR STIMULIERBARE PHOSPHORFO- LIEN. Der Phosphor wird so ausgewählt, daß er dem darin gespeicherten latenten Bild entsprechend Licht aussendet, wenn er anschließend mit stimulierender Strahlung abgetastet wird. Derartige Systeme verwenden im allgemeinen eine Speichervorrichtung zum Speichern des Bildes in stimulierbarem Phosphor, eine Bildauslesevorrichtung zum Auslesen des auf dem stimulierbaren Phosphor gespeicherten Bildes und häufig eine Bildwiedergabevorrichtung Diese sind in der Regel unabhängig voneinander vorgesehen, derart, daß Größe und Herstellungskosten nach wie vor hoch sind. Eine Verbesserung dieses Ansatzes ist in US-Patent 4,975,580, STRAH- LUNGSBILDAUSLESE- UND WIEDERGABEVORRICHTUNG, beschrieben, wobei der Bildauslesevorgang und die Wiedergabe unter Verwendung desselben Abtastsystems durchgeführt werden. Darüber hinaus gleichen sich Einrichtungen zur Beförderung der stimulierbaren Phosphorfolie zum Auslesen und zur Beförderung der Aufnahmefolie zur Wiedergabe. Die Auflösung des Bildes verschlechtert sich jedoch aufgrund der Lichtstreuung in dem Speicherungsphosphor.Efforts to eliminate the recording film have also been made to use a layer of stimulable phosphor to capture the radiation-transferred image. See, for example, U.S. Patent 4,931,643, AUTORADIOGRAPHY SYSTEM FOR STIMULABLE PHOSPHORUS SHEETS. The phosphor is selected to emit light in accordance with the latent image stored therein when subsequently scanned with stimulating radiation. Such systems generally employ a storage device for storing the image in stimulable phosphor, an image readout device for reading the image stored on the stimulable phosphor, and often an image display device. These are usually provided independently of one another, so that size and manufacturing costs remain high. An improvement on this approach is described in U.S. Patent 4,975,580, RADIATION IMAGE READING AND DISPLAY DEVICE, wherein the image readout and reproduction are carried out using the same scanning system. In addition, means for conveying the stimulable phosphor sheet for readout and for conveying the recording sheet for reproduction are similar. However, the resolution of the image deteriorates due to light scattering in the storage phosphor.

Diese Systeme zur Verwendung von Filmen auf Silberhalogenidbasis, xeroradiographie oder stimulierbarem Phosphor leiden an gleichen Problemen, da. (1) das Bild nicht unmittelbar nach der Bestrahlung zur Verfügung stehen kann, da während des Transports der Kassette zu der Filmverarbeitungsvorrichtung und während der nachfolgenden Filmverarbeitungsvorgänge Zeit verbraucht wird; (2) eine beachtliche Zeit und Ausrüstung zum Laden und Entladen nicht wiederverwendbarer Filme aus Kassetten und zum Entwickeln von Filmen zu Radiogrammen erforderlich ist; und (3) die medizinisch nützlichen Informationen sich nicht in einem Format befinden, das leicht digital ausgegeben werden kann, wenn zur Verbesserung der diagnostischen Analyse eine Bildbearbeitung durchgeführt wird. Es ist daher wünschenswert, Radiogramme direkt in digitalem Format aufzuzeichnen, ohne zusätzliche Verarbeitung kurz nach der Belichtung, und auch, die zum Laden, Entladen und Entwickeln herkömmlicher Systeme auf Röntgenfilmbasis und wiederverwendbarer Phosphorschirmsysteme erforderliche Ausrüstung zu beseitigen.These systems using silver halide-based, xeroradiographic or stimulable phosphor films suffer from similar problems in that (1) the image cannot be available immediately after exposure because of time consumed during transport of the cassette to the film processor and during subsequent film processing operations; (2) considerable time and equipment is required to load and unload non-reusable films from cassettes and to develop films into radiographs; and (3) the medically useful information is not in a format that can be easily output digitally when image processing is performed to enhance diagnostic analysis. It is therefore desirable to record radiographs directly in digital format without additional processing shortly after exposure and also to eliminate the equipment required to load, unload and develop conventional x-ray film-based and reusable phosphor screen systems.

Bemühungen, diese Nachteile zu überwinden, sind zum Beispiel in US-A-5 168 160 beschrieben und umfassen die Verwendung einer elektrostatischen Tafel mit einer photoleitenden Schicht über einer Isolierschicht auf einer leitenden Unterlage, wobei die photoleitende Schicht auch von einer dielektrischen Schicht bedeckt ist, die mit mehreren Mikroplatten überzogen ist, die eine Mikrokondensatorstruktur bilden. Verbesserungen bei diesem Verfahren unter Verwendung mehrerer Dünnfilmtransistoren, die zur weiteren Steigerung der Auflösung mit einem Netzwerk rechtwinklig zueinander angeordneter Leitungen verbunden sind, sind in einer Parallelanmeldung unter dem Aktenzeichen IM-0817, die ebenfalls auf Du Pont übertragen wurde, beschrieben.Efforts to overcome these disadvantages are described, for example, in US-A-5,168,160 and involve the use of an electrostatic panel having a photoconductive layer over an insulating layer on a conductive substrate, the photoconductive layer also being covered by a dielectric layer coated with a plurality of microplates forming a microcapacitor structure. Improvements in this method using a plurality of thin film transistors connected to a network of perpendicular lines to further increase resolution are described in a copending application under the serial number IM-0817, also assigned to Du Pont.

SUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung sieht eine einfach zu transportierende elektronische Kassette und ein Verfahren vor, mit der (dem) Radiogramme in Form einer elektronischen Ladungsverteilung aufgenommen werden, die nachfolgend in einer in der elektronischen Kassette enthaltenen Einzelbildaufnahmetafel digitalisiert wird. Die Kassette weist eine integrale Einrichtung sowohl für die Energieversorgung als auch für die Speicherung einer über mehrere Radiogramme gebildeten digitalisierten elektronischen Ladungsverteilung auf, wodurch es möglich ist, daß die Kassette zwischen verschiedenen Orten in einer Radiologieabteilung frei bewegbar ist. Einzigartig an dieser Erfindung ist die Integration mehrerer Elemente, derart, daß digitale Radiogramme ohne Störung des normalen Arbeitsablaufs in Radiologieabteilungen erhalten werden können.The present invention provides an easily transportable electronic cassette and method for recording radiographs in the form of an electronic charge distribution which is subsequently digitized in a frame capture board contained in the electronic cassette. The cassette has an integral means for both powering and storing a digitized electronic charge distribution formed over a plurality of radiographs, thereby enabling the cassette to be freely moved between different locations in a radiology department. Unique to this invention is the integration of several elements such that digital radiographs can be obtained without disrupting normal workflow in radiology departments.

Bei ihrem Anwendungsverfahren empfängt die elektronische Kassette ein erstes bildweise moduliertes Röntgenstrahlenmuster, wodurch die Bildaufnahmetafel durch die Kassette belichtet wird. Eine Bildaufnahmetafel konvertiert die auftreffende Strahlung in elektrische Ladungen, die durch eine Matrix elektrischer Vorrichtungen in mehrere digitalisierte Bildelementwerte konvertiert werden, die in einer vorbestimmten Reihenfolge in einer innerhalb der Kassette angeordneten elektronischen Speichervorrichtung gespeichert werden. Die Bildaufnahmetafel wird gelöscht, und anschließend empfängt die elektronische Kassette ein zweites bildweise moduliertes Röntgenstrahlenmuster in einer zweiten Position relativ zu einem Patienten. Die elektronische Kassette kann zu einem anderen Ort transportiert werden, an dem der Vorgang mit demselben oder einem anderen Patienten wiederholt wird. Diese digitalisierten Bildelementwerte, die mehrere verschiedene Radiogramme darstellen, werden dann von der Speichervorrichtung über eine einstückig mit der Kassette ausgebildete elektronische Verbindung zu irgendeinem von vielen verschiedenen externen Systemen zur Speicherung digitaler Daten, zur Computerverarbeitung der digitalen Daten und zur Umwandlung der digitalisierten Bildelementwerte in sichtbare Bilder übertragen.In its method of use, the electronic cassette receives a first image-wise modulated x-ray pattern, thereby exposing the image capture panel through the cassette. An image capture panel converts the incident radiation into electrical charges, which are converted by an array of electrical devices into a plurality of digitized pixel values that are stored in a predetermined order in an electronic storage device located within the cassette. The image capture panel is erased, and then the electronic cassette receives a second image-wise modulated x-ray pattern in a second position relative to a patient. The electronic cassette can be transported to another location where the process is repeated with the same or a different patient. These digitized pixel values, representing a plurality of different radiograms, are then transferred from the storage device via an electronic connection integral with the cassette to any of a variety of external systems for storing digital data, computer processing the digital data, and converting the digitized pixel values into viewable images.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 1 shows a perspective view of an electronic cassette according to the present invention.

Fign. 2a, 2b und 2c zeigen schematische Seitenansichten eines Aufbaus zur Verwendung einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung zur Aufnahme eines Röntgenbildes.Figs. 2a, 2b and 2c show schematic side views of a structure for using an electronic cassette according to the present invention for recording an X-ray image.

Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten elektronischen KassetteFig. 3 shows a schematic plan view of the electronic cassette shown in Fig. 1

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Aufbaus zur Aufnahme und Darstellung eines Radiogramms unter Verwendung einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 4 shows a block diagram of a structure for recording and displaying a radiogram using an electronic cassette according to the present invention.

Fig. 5 zeigt eine schematische erhobene Schnittansicht eines Teils einer Röntgenbildaufnahmetafel einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung.Fig. 5 shows a schematic elevational sectional view of a portion of an X-ray imaging panel of an electronic cassette according to the present invention.

Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Röntgenbildaufnahmetafel.Fig. 6 shows a schematic plan view of the X-ray imaging panel shown in Fig. 1.

Fig. 7 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Röntgenbildaufnahmetafel gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anlegen einer Anfangsbetriebsvorspannung und vor Bestrahlung mit Röntgenstrahlung.Fig. 7 shows an electrical equivalent circuit of an X-ray imaging panel according to the present invention after application of an initial operating bias voltage and before irradiation with X-rays.

Fig. 8 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Röntgenbildaufnahmetafel gemäß der vorliegenden Erfindung nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlung und nach Abschalten der Betriebsspannung.Fig. 8 shows an electrical equivalent circuit diagram of an X-ray imaging panel according to the present invention after irradiation with X-rays and after switching off the operating voltage.

Fig. 9 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Röntgenbildaufnahmetafel gemäß der vorliegenden Erfindung direkt nach Umkehrung und Verringerung der Vorspannung auf ein negatives Potential.Fig. 9 shows an electrical equivalent circuit of an X-ray imaging panel according to the present invention immediately after inversion and reduction of the bias voltage to a negative potential.

DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

Fig. 1 zeigt eine elektronische Kassette 20, die durch vordere und hintere Teile 23 bzw. 24 gebildet ist, die derart miteinander verbunden sind, daß sie einen Behälter bilden, der den Einbau im Inneren positionierter Teile und den Zugriff auf diese ermöglicht und in dem eine Röntgenbildaufnahmetafel 16 vorgesehen ist. Die Röntgenbildaufnahmetafel 16 ist geeignet, zahlreiche elektrische Ladungen aufzunehmen, die bildweise modulierte Strahlung wiedergeben. Wegen ihrer Verwendungsart, bei der sich häufig ein Teil des Körpers eines Patienten auf der Kassette befindet und die Kassette in einem Untersuchungsbereich eines Krankenhauses häufig umherbewegt wird, ist es von Bedeutung, daß die vorderen und hinteren Teile 23 und 24 unter Verwendung von Material gefertigt werden, das geeignet ist, Belastungsdichten von bis zu 5 Pound pro Quadratinch zu widerstehen, wie etwa Kohlefaserlaminate, die im wesentlichen für Röntgenstrahlen durchlässig sind. Gleichermaßen wird eine Ausführung des Aufbaus der Kassette danach ausgewählt, daß sie Schutz vor Handhabungsschäden bei häufigen Bewegungen und möglichen kleinen Unfällen bietet, einschließlich eines Lastverteilungsteils 25, das zum Beispiel aus Polyurethan-Schaum geringer Dichte hergestellt ist. In der Kassette 20 befindet sich eine elektronische Konversionsvorrichtung, die die zahlreichen elektrischen Ladungen in zahlreiche digitalisierte Bildelementwerte konvertiert, die in einer vorbestimmten Reihenfolge in einer innerhalb der Kassette angeordneten elektronischen Speichervorrichtung gespeichert werden. Diese elektronischen Elemente sind Teil eines elektronischen Systems 67, das folgendes aufweist: eine CPU 60, eine Speichervorrichtung 36, eine Ausleseelektronik 31, eine Adreßelektronik 37, einen Sensor 68, der geeignet ist, das Vorhandensein und die Abwesenheit von Röntgenstrahlen zu detektieren, die auftreten, wenn bildweise Strahlung auf die Kassette 20 trifft oder wenn bildweise Strahlung von der Kassette 20 entfernt wird, eine elektronische Verbindung 28 zur Verbindung der Kassette 20 mit externen elektronischen Systemen zur Ausgabe oder Darstellung von gespeicherten Bilddaten, und eine Betriebsbereitschaftslampe 66, die den Benutzer darauf aufmerksam macht, daß die Kassette in einem Zustand ist, in dem sie Röntgenstrahlung aufnehmen kann. Die in der Bildaufnahmetafel 16 aufgenommenen mehreren kleinen elektrischen Ladungen werden gemessen und anschließend von der Bildaufnahmetafel 16 zur Speichervorrichtung 36 übertragen, bevor die Bildaufnahmetafel 16 durch das Anlegen eines Umkehrvorspannungssignals vor einer zweiten Bestrahlung mit bildweise modulierter Strahlung gelöscht oder gleichformig gemacht wird. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine selbständige batterieartige Stromversorgung 38 innerhalb der Kassette 20, die es der Kassette 20 ermöglicht, unabhängig von externen Stromquellen verwendet und zum Beispiel auch leicht zwischen verschiedenen Orten in einem Krankenhaus transportiert zu werden. Das vordere Teil 23 der Kassette 20 besteht aus Material, das für Röntgenstrahlen durchlässig&sub1; aber für Niedrigenergiestrahlung undurchlässig ist, derart, daß es die Tafel 16 vor Belichtung schützt, ähnlich wie eine herkömmliche medizinische Kassette einen Röntgenfilm schützt. Ein Plastik wie Polymethylmethacrylat ist ein derartiges Material. Niedrigenergiestrahlung bezieht sich bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf ultraviolette, infrarote oder sichtbare Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung sind hierbei jedoch ausgeschlossen.Fig. 1 shows an electronic cassette 20 formed by front and rear portions 23 and 24 respectively which are connected together to form a container which allows the installation of and access to internally positioned parts and in which an X-ray imaging panel 16 is provided. The X-ray imaging panel 16 is adapted to receive numerous electrical charges representing image-wise modulated radiation. Because of its nature of use, which often involves a portion of a patient's body being placed on the cassette and the cassette being frequently moved about a hospital examination area, it is important that the front and rear portions 23 and 24 be constructed using material capable of withstanding load densities of up to 5 pounds per square inch, such as carbon fiber laminates which are substantially transparent to X-rays. Likewise, a design of the cassette construction is selected to provide protection from handling damage during frequent movements and possible minor accidents, including a load distribution member 25 made of, for example, low density polyurethane foam. Within the cassette 20 is an electronic conversion device which converts the numerous electrical charges into numerous digitized pixel values which are stored in a predetermined order in an electronic storage device disposed within the cassette. These electronic elements are part of an electronic system 67 which includes a CPU 60, a memory device 36, readout electronics 31, address electronics 37, a sensor 68 adapted to detect the presence and absence of X-rays which occur when radiation impinges on the cassette 20 imagewise or when radiation is removed from the cassette 20 imagewise, an electronic connection 28 for connecting the cassette 20 to external electronic systems for outputting or displaying stored image data, and a ready lamp 66 which alerts the user that the cassette is in a state in which it can receive X-rays. The The plurality of small electrical charges recorded in the image pickup panel 16 are measured and subsequently transferred from the image pickup panel 16 to the storage device 36 before the image pickup panel 16 is erased or made uniform by the application of a reverse bias signal prior to a second exposure to imagewise modulated radiation. An important feature of the present invention is a self-contained battery-type power supply 38 within the cassette 20 which enables the cassette 20 to be used independently of external power sources and also to be easily transported between different locations in a hospital, for example. The front part 23 of the cassette 20 is made of material which is transparent to X-rays but opaque to low energy radiation such that it protects the panel 16 from exposure in much the same way that a conventional medical cassette protects X-ray film. A plastic such as polymethyl methacrylate is one such material. In the description of the present invention, low energy radiation refers to ultraviolet, infrared or visible radiation, but X-rays and gamma radiation are excluded.

Fig. 2a zeigt die elektronische Kassette 20 bei ihrem Anwendungsverfahren. Die elektronische Kassette 20 wird durch einen Benutzer, im allgemeinen einen Medizintechniker, in einer ersten Position angeordnet, ähnlich wie eine herkömmliche Folienfilmkassette verwendet wird, um ein erstes bildweise moduliertes Röntgenstrahlenmuster zu empfangen. Ein Patient 48, d. h., falls ein Bild zur medizinischen Diagnose erstellt wird, wird in einen Röntgenstrahlengang positioniert, der von einer Röntgenstrahlungsquelle 44 emittiert wird. Die auftretende Strahlung 46 wird auf dem Weg durch den Patienten 48 aufgrund der unterschiedlichen Stärke der Röntgenstrahlungsabsorption in dem Patienten 48 intensitätsmoduliert.Fig. 2a shows the electronic cassette 20 in its method of use. The electronic cassette 20 is placed in a first position by a user, generally a medical technician, similar to how a conventional film slide cassette is used to receive a first image-wise modulated x-ray pattern. A patient 48, i.e., if an image is being taken for medical diagnosis, is positioned in an x-ray beam path emitted by an x-ray source 44. The incident radiation 46 is intensity modulated as it passes through the patient 48 due to the varying strength of x-ray absorption in the patient 48.

Fig. 3 illustriert schematisch die wesentlichen Merkmale der Kassette. Ein außen an der Kassette 20 befindlicher Aktivierungsschalter 64 stellt einen Betriebsstrom bereit, der von einer Stromversorgung 38 an das elektronische System innerhalb der Kassette 20 geliefert wird. Eine CPU 60 bewirkt, daß von der Stromversorgung 38 über eine Leitung 71 der Bildaufnahmetafel 16 Strom zugeführt wird, und aktiviert auch das der Bildaufnahmetafel 16 zugeordnete elektronische System 67, das detaillierter in Fig. 6 gezeigt ist. Die Betriebsbereitschaftslampe 66 wird aktiviert, wenn die Bildaufnahmetafel 16 in einem Zustand ist, in dem sie Röntgenstrahlung aufnehmen kann. Die auftreffende Strahlung wird durch die Bildaufnahmetafel 16 in zahlreiche elektrische Ladungen konvertiert. Wenn der Röntgenstrahlensensor 68 das Vorhandensein von Röntgenstrahlung nach der Abwesenheit von Röntgenstrahlung detektiert, setzt ein Vorgang der Digitalisierung der zahlreichen elektrischen Ladungen ein. Diese zahlreichen Ladungen werden innerhalb der weiter unten in Fig. 6 detaillierter gezeigten Ausleseelektronik 31 derart konvertiert, daß zahlreiche digitalisierte Bildelementwerte erzeugt werden, und diese Werte werden über die Leitung 75 in einer vorbestimmten Ordnung an die elektronische Speichervorrichtung 36 übertragen, die innerhalb der elektronischen Kassette 20 angeordnete Festkörperspeicherschaltungen oder eine magnetische Miniatur- oder optische Digitalaufzeichnungsvorrichtung aufweisen kann. Während dieser Zeit ist die Betriebsbereitschaftslampe 66 inaktiv, da die Kassette nicht in einem Zustand ist, in dem sie Röntgenstrahlung aufnehmen kann. Wenn es erwünscht ist, daß das in der Speichervorrichtung 36 gespeicherte Radiogramm ausgelesen wird, werden die digitalisierten Bildelementwerte über eine Leitung 73 an die CPU 60 und dann über eine Leitung 79 an die Verbindung 28 an der elektronischen Kassette 20 geleitet. Die eigenständige elektronische Speichervorrichtung 36 ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, da sie die freie Bewegung der elektronischen Kassette 20 zwischen verschiedenen Röntgenabbildungspositionen erleichtert und es darüber hinaus dem Benutzer ermöglicht, mehrere Röntgenstrahlungsbelichtungen durchzuführen, ohne zuerst frühere Strahlungsmusterinformationen an externe Quellen zu übermitteln. Nachdem die digitalisierten Bildelementwerte im Speicher gespeichert sind, bewirkt die CPU 60, daß die Bildaufnahmetafel 16 in Vorbereitung auf die Aufnahme eines nachfolgenden Radiogramms unter Verwendung eines hierin an anderer Stelle beschriebenen Verfahrens gelöscht wird. Es ist außerdem notwendig, den Patienten zu identifizieren, was unter Verwendung der Verbindung 28 stattfinden kann, derart, daß den digitalisierten Bildelementwerten des jeweiligen Patienten entsprechende Identifikationsdaten an die Speichervorrichtung 36 übermittelt werden.Fig. 3 schematically illustrates the essential features of the cassette. An activation switch 64 located on the outside of the cassette 20 provides an operating current which is supplied from a power supply 38 to the electronic system within the cassette. 20. A CPU 60 causes power to be supplied from the power supply 38 through a line 71 to the image pickup panel 16 and also activates the electronic system 67 associated with the image pickup panel 16, which is shown in more detail in Fig. 6. The ready lamp 66 is activated when the image pickup panel 16 is in a state in which it can receive X-rays. The incident radiation is converted by the image pickup panel 16 into numerous electrical charges. When the X-ray sensor 68 detects the presence of X-rays after the absence of X-rays, a process of digitizing the numerous electrical charges begins. These numerous charges are converted within the readout electronics 31, shown in more detail below in Figure 6, to produce numerous digitized pixel values, and these values are transmitted over line 75 in a predetermined order to the electronic storage device 36, which may comprise solid state memory circuits located within the electronic cassette 20 or a miniature magnetic or optical digital recording device. During this time, the ready lamp 66 is inactive since the cassette is not in a condition to receive X-rays. When it is desired to read the radiogram stored in the storage device 36, the digitized pixel values are transmitted over line 73 to the CPU 60 and then over line 79 to the connection 28 on the electronic cassette 20. The self-contained electronic storage device 36 is an important feature of the present invention because it facilitates the free movement of the electronic cassette 20 between various x-ray imaging positions and also allows the user to perform multiple x-ray exposures without first transmitting previous radiation pattern information to external sources. After the digitized pixel values are stored in memory, the CPU 60 causes the image acquisition panel 16 to be cleared in preparation for taking a subsequent radiograph using a method described elsewhere herein. It is also necessary to identify the patient, which is accomplished under Using the connection 28, identification data corresponding to the digitized image element values of the respective patient are transmitted to the storage device 36.

Die Betriebsbereitschaftslampe 66 wird durch ein Signal von der CPU 60 über eine Leitung 70 aktiviert, derart, daß sie dem Benutzer anzeigt, daß das erste bildweise modulierte Strahlungsmuster aufgenommen und die Bildaufnahmetafel 16 gelöscht wurde. Der Techniker positioniert dann die elektronische Kassette 20 in eine zweite Position relativ zu dem Patienten 48, wie in Fig. 2b dargestellt, ohne die Bildaufnahmetafel zur Verarbeitung oder zum Auslesen der Daten zu entfernen. Ein Griff 62 ist an der Kassette 20 angebracht, der die Bewegung der Kassette 20 von Hand zwischen Strahlungsbelichtungspositionen erleichtert. Wenn natürlich von dem ersten Ziel keine weiteren medizinischen Informationen erwünscht sind, kann die Kassette gleichermaßen bei einem zweiten Ziel eingesetzt werden, wieder ohne die Notwendigkeit, die Bildaufnahmetafel zur Verarbeitung aus der Kassette zu entfernen. Wenn die elektronische Kassette 20 sich zum Empfang eines zweiten bildweise modulierten Röntgenstrahlenmusters in der zweiten Position befindet, wird der Röntgenbildaufnahmevorgang wiederholt, außer, daß die digitalisierten Bildelementwerte der zweiten Bestrahlung separat von der ersten Gruppe digitalisierter Bildelemente, aber innerhalb derselben Speichervorrichtung 36 gespeichert werden. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle gewünschten Belichtungen für ein einzelnes oder mehrere Ziele abgeschlossen sind, wie in Fig. 2c dargestellt, und die Reihe der Bestrahlungsbelichtungen innerhalb der elektronischen Kassette 20 in digitalisierte Bildelementwerte konvertiert worden sind. Da die Bildaufnahmetafel zwischen den Belichtungen keine Verarbeitungsschritte erfordert, und da es möglich ist, verschiedene Typen von Radiogrammen aufzunehmen, ohne den Patienten zwischen verschiedenen Räumen mit verschiedenen radiographischen Verfahren zu bewegen, wird die Effizienz des radiographischen Verfahrens insgesamt gesteigert. Da dieses Anwendungsverfahren es erfordert, daß die Kassette behinderungsfrei umpositioniert werden kann und ohne Unterbrechungen für weitere Verarbeitungsschritte mehrere Radiogramme unter Verwendung der Kassette aufgenommen -werden können, sind die oben beschriebene eigenständige Speichervorrichtung und die Stromvorrichtung wesentliche Elemente der vorliegenden Erfindung.The ready lamp 66 is activated by a signal from the CPU 60 over a line 70 to indicate to the user that the first image-wise modulated radiation pattern has been acquired and the image acquisition panel 16 has been erased. The technician then positions the electronic cassette 20 in a second position relative to the patient 48 as shown in Fig. 2b without removing the image acquisition panel for processing or reading the data. A handle 62 is attached to the cassette 20 which facilitates manual movement of the cassette 20 between radiation exposure positions. Of course, if no further medical information is desired from the first target, the cassette can similarly be used on a second target, again without the need to remove the image acquisition panel from the cassette for processing. When the electronic cassette 20 is in the second position to receive a second imagewise modulated x-ray pattern, the x-ray imaging process is repeated except that the digitized pixel values of the second exposure are stored separately from the first group of digitized pixels but within the same storage device 36. This process is repeated until all desired exposures for a single or multiple targets have been completed as shown in Fig. 2c and the series of exposures have been converted to digitized pixel values within the electronic cassette 20. Since the imaging table does not require any processing steps between exposures and since it is possible to acquire different types of radiograms without moving the patient between different rooms using different radiographic procedures, the efficiency of the radiographic procedure as a whole is increased. Since this method of use requires that the cassette be repositioned without obstruction and that multiple radiograms can be acquired using the cassette, the above-described independent storage device and the power device are essential elements of the present invention.

Fig. 4 zeigt, wie die digitalisierten Bildelementwerte von der elektronischen Kassette 20 unter Verwendung einer Verbindung 28 erhalten und an einen Computer 144 weitergeleitet werden. Der Computer 144 übermittelt das Signal unter anderem an die entsprechende Speichervorrichtung, die ein interner RAM-Speicher innerhalb eines Host-Computers, ein Langzeitarchivierungsspeicher 142 oder beides sein kann. Bei diesem Vorgang können die das Radiogramm darstellenden Daten einer Bildbearbeitung unterzogen werden, wie einer Filterung, einer Kontrastverstärkung durch viele verschiedene externe Systeme zur dauerhaften Aufzeichnung digitaler Daten, einer Modifikation der Daten zur Erleichterung der Interpretation und einer Konvertierung der digitalisierten Bildelementwerte in sichtbare Bilder, und sie können auf einem Bildschirmgerät 146 zur unmittelbaren Betrachtung dargestellt werden oder in einem Drucker 148 zur Erzeugung eines Ausdrucks 150 verwendet werden.Fig. 4 shows how the digitized pixel values are obtained from the electronic cassette 20 using a connection 28 and passed to a computer 144. The computer 144 transmits the signal to, among other things, the appropriate storage device, which may be an internal RAM memory within a host computer, a long-term archival storage 142, or both. In this process, the data representing the radiogram may be subjected to image processing, such as filtering, contrast enhancement by a variety of external systems for permanently recording digital data, modification of the data to facilitate interpretation, and conversion of the digitized pixel values into visible images, and may be displayed on a display device 146 for immediate viewing or used in a printer 148 to produce a hard copy 150.

Es ist ebenfalls möglich, die durch die Bildaufnahmetafel aufgenommenen mehreren elektrischen Ladungen an eine externe Vorrichtung zur Digitalisierung und Speicherung der Bilddaten zu übermitteln und unter Verwendung der Verbindung 28 Betriebsstrom zuzuführen, wenn zum Beispiel Ausführungen einer Bildaufnahmekassette mit geringeren Kosten erwünscht wären. Bei einer derartigen Ausführung mit geringeren Kosten könnten die Strom- und die Speichervorrichtung unter Verwendung eines in mehreren verschiedenen Räumen in einem Krankenhaus verfügbaren Kabels angeschlossen werden, wobei das Kabel den Zugriff auf gewöhnliche Strom- und Speichervorrichtungen bereitstellt.It is also possible to transmit the multiple electrical charges captured by the image capture panel to an external device for digitizing and storing the image data and to supply operating power using connection 28 if, for example, lower cost image capture cassette designs were desired. In such a lower cost design, the power and storage devices could be connected using a cable available in several different rooms in a hospital, the cable providing access to common power and storage devices.

Fig. 5 zeigt eine Röntgenbildaufnahmetafel 16 mit einer dielektrischen Substratschicht 12 mit einer Dicke, die der Tafel 16 eine zur Handhabung notwendige Stärke gibt. Ein bevorzugtes Material für die Substratschicht ist Glas. Über der dielektrischen Substratschicht 12 befinden sich erste mehrere diskrete kleine Leitungselektroden 18 (d. h., 18a, 18b, 18c, ... 18n), die hier als äußere Mikroplatten 18n bezeichnet sind. Vorzugsweise bestehen die äußeren Mikroplatten 18n aus Aluminium. Die Technologie zur Herstellung derartiger äußerer Mikroplatten 18n ist in der Technik gut bekannt. Die Abmessungen der äußeren Mikroplatten 18n bestimmen das kleinste Bildelement (Pixel), das durch das Element 16 auf lösbar ist. Sie sind auf der dielektrischen Substratschicht 12 typischerweise, allerdings nicht notwendigerweise, unter Verwendung thermischer Ablagerungs- oder Zerstäubungstechniken aufgetragen und können aus einem sehr dünnen Film aus einem Metall wie Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Titan, Platin und ähnlichem bestehen. Als Alternative kann ein leitendes Material wie Indiumzinnoxid verwendet werden. Auf diese ersten mehreren Mikroplatten wird ein dielektrisches Material 19 aufgebracht, das vorzugsweise aus Sihciumdioxid besteht; es können auch andere Materialien wie Siliciumnitrid verwendet werden. Ebenfalls auf der dielektrischen Substratschicht 12 sind mehrere Transistoren 5 mit zwei Elektroden 13 und 14 und einem Gate 11 aufgebracht. Ferner sind in Fig. 5 zweite mehrere Mikroplatten 4 (d. h., 4a, 4b, 4c, ...4n) gezeigt, die hier als innere Mikroplatten 4n bezeichnet sind, die mehrere Kondensatoren 6 mit den äußeren Mikroplatten 18n und dem dielektrischen Material 19 bilden. Sie sind auf der dielektrischen Substratschicht 12 aufgebracht, typischerweise, aber nicht notwendigerweise, unter Verwendung thermischer Ablagerungs- oder Zerstäubungstechniken, und können aus einem sehr dünnen Film aus einem Metall wie Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Titan, Platin und ähnlichem bestehen. Vorzugsweise bestehen die äußeren Mikroplatten 18n aus Aluminium oder Indiumzinnoxid.Fig. 5 shows an X-ray imaging panel 16 with a dielectric substrate layer 12 having a thickness that gives the panel 16 a strength necessary for handling. A preferred material for the substrate layer is glass. Above the dielectric substrate layer 12 are first several discrete small lead electrodes 18 (i.e., 18a, 18b, 18c, ... 18n), referred to herein as outer microplates 18n. Preferably, outer microplates 18n are made of aluminum. The technology for making such outer microplates 18n is well known in the art. The dimensions of outer microplates 18n determine the smallest picture element (pixel) resolvable by element 16. They are deposited on dielectric substrate layer 12 typically, but not necessarily, using thermal deposition or sputtering techniques and may be made of a very thin film of a metal such as gold, silver, copper, chromium, titanium, platinum, and the like. Alternatively, a conductive material such as indium tin oxide may be used. A dielectric material 19, preferably made of silicon dioxide, is deposited on this first plurality of microplates; other materials such as silicon nitride may also be used. Also deposited on the dielectric substrate layer 12 are a plurality of transistors 5 having two electrodes 13 and 14 and a gate 11. Also shown in Fig. 5 are a second plurality of microplates 4 (i.e., 4a, 4b, 4c, ...4n), referred to herein as inner microplates 4n, which form a plurality of capacitors 6 with the outer microplates 18n and the dielectric material 19. They are deposited on the dielectric substrate layer 12, typically but not necessarily, using thermal deposition or sputtering techniques, and may consist of a very thin film of a metal such as gold, silver, copper, chromium, titanium, platinum and the like. Preferably, the outer microplates 18n are made of aluminum or indium tin oxide.

Fig. 6 zeigt wenigstens einen Transistor 5, der jeden Kondensator 6 mit einer Yn-Leitung 13 verbindet. Jeder Transistor 5, typischerweise ein Feldeffekttransistor, ist über sein Gate mit einer Xn-Leitung 11 und seine Source oder sein Drain mit einer Yn-Leitung 13 verbunden. Ein Ladungsspeicherungskondensator 6 wird durch die inneren Mikroplatten 4n, die äußeren Mikroplatten 18n und das dielektrischen Material 19 gebildet. Jede innere Mikroplatte 4n ist ebenfalls mit der Elektrode 14 des Transistors 5 verbunden. Jede äußere Mikroplatte 18n ist mit einem elektrischen Massepotential verbunden. Jeder Transistor 5 dient als bidirektionaler Schalter, der abhängig davon, ob über Xn-Adreßleitungen eine Vorspannung an sein Gate angelegt ist, einen Stromfluß zwischen den Yn-Abfrageleitungen 13 und dem Ladungsspeicherungskondensator 6 ermöglicht. Der Transistor 5 weist vorzugsweise eine Schicht 15 aus hydriertem amorphem Silicium, eine Isolationsschicht 99, ein leitendes Gate 11 und die beiden leitenden Elektroden auf, wobei eine Elektrode 13 mit den Yn-Abfrageleitungen 13 und die andere Elektrode 14 mit den inneren Mikroplatten 4n verbunden ist, wie schematisch in Fig. 5 abgebildet. Jeder Transistor kann auch kristallines Silicium, polykristallines Silicium oder Cadmiumselenid verwenden. Jeder Transistor 5 ist auch mit einer Passivierungsschicht 98 bedeckt und kann bei Verwendung einer dielektrischen Substratschicht 12 oder bei Verwendung zusätzlicher Schichten vor Niedrigenergiestrahlung abgeschirmt sein. Niedrigenergiestrahlung bezieht sich bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf ultraviolette, inf rarote oder sichtbare Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung sind hierbei jedoch ausgeschlossen. Die Technologie zur Herstellung der Transistoren 5 und der Ladungsspeicherungskondensatoren 6 ist technisch bekannt und kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Vgl. zum Beispiel "Modular Series on Solid State Devices", Band 5 der Introduction to Microelectronics Fabrication von R. C. Jaeger, verlegt bei Addison-Wesley 1988.Fig. 6 shows at least one transistor 5 connecting each capacitor 6 to a Yn line 13. Each transistor 5, typically a field effect transistor, is connected via its gate to a Xn line 11 and its source or drain to a Yn line 13. A charge storage capacitor 6 is formed by the inner microplates 4n, the outer microplates 18n and the dielectric material 19. Each inner microplate 4n is also connected to the electrode 14 of the transistor 5. Each outer microplate 18n is connected to an electrical ground potential Each transistor 5 serves as a bidirectional switch that allows current to flow between the Yn sense lines 13 and the charge storage capacitor 6 depending on whether a bias voltage is applied to its gate via Xn address lines. The transistor 5 preferably comprises a layer 15 of hydrogenated amorphous silicon, an insulating layer 99, a conductive gate 11 and the two conductive electrodes, one electrode 13 connected to the Yn sense lines 13 and the other electrode 14 connected to the inner microplates 4n, as schematically shown in Fig. 5. Each transistor may also use crystalline silicon, polycrystalline silicon or cadmium selenide. Each transistor 5 is also covered with a passivation layer 98 and may be shielded from low energy radiation using a dielectric substrate layer 12 or using additional layers. Low energy radiation in the description of the present invention refers to ultraviolet, infrared or visible radiation, but X-rays and gamma radiation are excluded. The technology for manufacturing the transistors 5 and the charge storage capacitors 6 is technically known and does not form part of the present invention. See, for example, "Modular Series on Solid State Devices", Volume 5 of the Introduction to Microelectronics Fabrication by RC Jaeger, published by Addison-Wesley 1988.

In den Zwischenräumen zwischen den Mikroplatten 4a, 4b, 4c ... 4n sind leitende Elektroden oder X1-, X2-, .. .Xn-Adreßleitungen 11 und leitende Elektroden oder Y1-, Y2, ...Yn-Abfrageleitungen angeordnet. Die Xn-Leitungen 11 und die Yn-Leitungen 13 sind im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet in den Zwischenräumen zwischen den inneren Mikroplatten 4n dargestellt. Die Ausrichtung der Xn-Leitungen 11 und der Yn-Leitungen 13 ist frei wählbar. Die Xn-Adreßleitungen 11 sind einzeln über in den Zeichnungen nicht gesondert dargestellte Leitungen oder Verbindungen an den Seiten oder Rändern der Tafel 16 ansteuerbar.Conductive electrodes or X1, X2, ... 4n address lines 11 and conductive electrodes or Y1, Y2, ... Yn query lines are arranged in the spaces between the microplates 4a, 4b, 4c ... 4n. The Xn lines 11 and the Yn lines 13 are shown arranged essentially at right angles to each other in the spaces between the inner microplates 4n. The orientation of the Xn lines 11 and the Yn lines 13 is freely selectable. The Xn address lines 11 can be controlled individually via lines or connections on the sides or edges of the panel 16 (not shown separately in the drawings).

Zu Herstellungszwecken können die Xn-Leitungen 11 und die Yn-Leitungen 13 aus derselben Alurniniurnschicht aufgebaut sein, die zur Herstellung der inneren Mikroplatten 4n verwendet wird. Da die Xn- Leitungen 11 und die Yn-Leitungen 13 an ihren Kreuzungspunkten zueinander nicht in elektrischem Kontakt stehen dürfen, können die Yn-Leitungen 13 hergestellt werden, nachdem eine in der Figur nicht dargestellte isolierende Schicht über den Xn-Leitungen 11 angeordnet wurde.For manufacturing purposes, the Xn lines 11 and the Yn lines 13 may be constructed from the same aluminum layer used for fabrication of the inner microplates 4n. Since the Xn lines 11 and the Yn lines 13 must not be in electrical contact with each other at their crossing points, the Yn lines 13 can be fabricated after an insulating layer (not shown in the figure) has been arranged over the Xn lines 11.

Jede Yn-Leitung 13 ist ebenfalls typischerweise mit der Ausleseelektronik 31 verbunden, die einen Ladungsverstärker 33 aufweisen kann, der derart angeschlossen ist, daß er die Ladung in einer Kondensatorschaltung mißt, zu der die Ladung aus dem Ladungskondensator 6 geleitet wird. Das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers 33 kann digitalisiert werden, zum Beispiel unter Verwendung eines A/D-Wandlers, und sequentiell abgetastet werden, um ein Ausgangssignal zu erhalten, und die entsprechende Technologie ist technisch gut bekannt.Each Yn line 13 is also typically connected to the readout electronics 31, which may include a charge amplifier 33 connected to measure the charge in a capacitor circuit to which the charge from the charge capacitor 6 is directed. The output of the charge amplifier 33 may be digitized, for example using an A/D converter, and sampled sequentially to obtain an output signal, and the technology for doing so is well known in the art.

Über der oberen Fläche der inneren Mikroplatten 4n ist eine Ladungssperrschicht 10 angeordnet. Die Ladungssperrschicht 10 ist vorzugsweise durch eine auf der Fläche der inneren Mikroplatten 4n gebildete Aluminiumoxidschicht ausgebildet, obwohl auch andere Sperrschnittstellen verwendet werden können. Die nachfolgende Beschichtung mit einer photoleitenden Selenschicht 8 erzeugt eine Röntgenstrahlenabsorptionsschicht. Darüber hinaus verhält sich die Kombination der Schichten 4n, 10 und 8 wie eine Sperrdiode, die einen Ladungsflußtyp in eine Richtung verhindert. Die Ladungssperrschicht 10 muß eine ausreichende Dicke aufweisen, um einen Ladungsabfluß zu verhindern. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte die Ladungssperrschicht 10 eine Dicke aufweisen, die mehr als 100 Ångström beträgt.A charge barrier layer 10 is disposed over the top surface of the inner microplates 4n. The charge barrier layer 10 is preferably formed by an aluminum oxide layer formed on the surface of the inner microplates 4n, although other barrier interfaces may be used. Subsequent coating with a photoconductive selenium layer 8 creates an X-ray absorption layer. In addition, the combination of layers 4n, 10 and 8 behaves like a blocking diode, preventing one type of charge flow in one direction. The charge barrier layer 10 must have a sufficient thickness to prevent charge leakage. In the preferred embodiment of the present invention, the charge barrier layer 10 should have a thickness greater than 100 Angstroms.

Die Ladungssperrschicht 10, die Transistoren 5 und die Gate- und Abfrageleitungen sind mit einer photoleitenden Schicht 8 beschichtet, die eine hintere Fläche in Kontakt mit den inneren Mikroplatten 4n und eine vordere Fläche aufweist. Die photoleitende Schicht 8 weist vorzugsweise einen sehr hohen Dunkelwiderstand auf und kann amorphes Selen, Bleioxid, Cadmiumsulfid, Quecksilberdiiodid oder ein anderes derartiges Material aufweisen, einschließlich organischer Materialien wie photoleitenden Polymeren, die vorzugsweise mit Photoleitfähigkeit aufweisenden röntgenabsorbierenden Verbindungen versehen sind.The charge barrier layer 10, the transistors 5 and the gate and sense lines are coated with a photoconductive layer 8 having a rear surface in contact with the inner microplates 4n and a front surface. The photoconductive layer 8 preferably has a very high dark resistance and may comprise amorphous selenium, lead oxide, cadmium sulfide, mercury diiodide or other such material including organic materials such as photoconductive polymers, which are preferably provided with X-ray absorbing compounds having photoconductivity.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden ßrf indung bedeutet Photoleitfähigkeit, daß das photoleitende Material bei der Bestrahlung mit Röntgenstrahlung einen verringerten Widerstand im Vergleich zu dem bei fehlender derartiger Bestrahlung aufweist. Der verringerte Widerstand ist in Wirklichkeit der Effekt von in dem Material durch auftreffende Strahlung erzeugten Elektronenlochpaaren. Da die kapazitive Zeitkonstante eines Kondensators proportional zum Widerstand des Kondensators ist, hat der durch ein derartiges photoleitendes Material gebildete Kondensator bei der Bestrahlung eine verringerte Zeitkonstante.In the context of the present invention, photoconductivity means that the photoconductive material has a reduced resistance when irradiated with X-rays compared to that in the absence of such irradiation. The reduced resistance is actually the effect of electron-hole pairs created in the material by incident radiation. Since the capacitive time constant of a capacitor is proportional to the resistance of the capacitor, the capacitor formed by such a photoconductive material has a reduced time constant when irradiated.

Die ausgewählte photoleitende Schicht 8 sollte eine ausreichende Dicke aufweisen, derart, daß sie die auftreffende Röntgenstrahlung, oder einen wesentlichen Teil davon, absorbiert, um eine hohe Effizienz bei der Strahlungsdetektion zu bieten. Der im Einzelfall ausgewählte Materialtyp hängt ferner von der erwünschten Ladungserzeugungseffizienz und Ladungstransporteigenschaft sowie der erwünschten Einfachheit der Herstellung ab. Ein bevorzugtes Material ist Selen.The selected photoconductive layer 8 should have a sufficient thickness such that it absorbs the incident X-rays, or a substantial portion thereof, to provide high efficiency in radiation detection. The type of material selected in a particular case also depends on the desired charge generation efficiency and charge transport property as well as the desired ease of manufacture. A preferred material is selenium.

Eine dielektrische Schicht 17 wird auf die obere vordere Fläche der photoleitenden Schicht 8 aufgebracht. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte die dielektrische Schicht 17 eine Dicke von über einem Mikrometer aufweisen. Ein Film aus Mylar (d. h., Polyethylenterephthalat) mit einer Dicke von 25 Mikrometer kann für die Schicht 17 verwendet werden, obwohl Schichten mit anderen Dicken ebenfalls geeignet sind. Eine abschließende vordere Schicht 9 aus leitendem Material, wie etwa Indiumzinnoxid, das im wesentlichen für Röntgenstrahlung durchlässig ist, ist über der dielektrischen Schicht 17 ausgebildet.A dielectric layer 17 is applied to the upper front surface of the photoconductive layer 8. In the preferred embodiment of the present invention, the dielectric layer 17 should have a thickness of over one micrometer. A film of Mylar (i.e., polyethylene terephthalate) having a thickness of 25 micrometers can be used for the layer 17, although layers of other thicknesses are also suitable. A final front layer 9 of conductive material, such as indium tin oxide, which is substantially transparent to x-rays, is formed over the dielectric layer 17.

Die dielektrische Schicht 17, die photoleitende Schicht 8 und die Ladungsspeicherungskondensatoren 6n bilden drei in Reihe geschaltete Mikrokondensatoren. Ein erster Mikrokondensator ist zwischen der vorderen Leitungsschicht 9 und der vorderen Fläche der photoleitenden Schicht 8 ausgebildet, ein zweiter Mikrokondensator ist zwischen dieser photoleitenen Schicht 8 und den inneren Mikroplatten 4n ausgebildet, und der dritte Kondensator, der Ladungsspeicherungskondensator 6n, ist zwischen den inneren Mikroplatten 4n und den äußeren Mikroplatten 18n ausgebildet.The dielectric layer 17, the photoconductive layer 8 and the charge storage capacitors 6n form three microcapacitors connected in series. A first microcapacitor is connected between the front conductive layer 9 and the front surface of the photoconductive layer 8, a second microcapacitor is formed between this photoconductive layer 8 and the inner microplates 4n, and the third capacitor, the charge storage capacitor 6n, is formed between the inner microplates 4n and the outer microplates 18n.

Das Gesamtelement 16 kann durch Auftragen aufeinanderfolgender Schichten von Leitern 18n, Isolator 19, innerer Mikroplatten 4n, Sperrschicht 10, Photoleiter 8, Isolator 17 und Leiter 9 auf eine dielektrische Substratschicht 12 erzeugt werden. Die FETs 5 sind in den Zwischenräumen zwischen den äußeren Mikroplatten 18n auf der dielektrischen Substratschicht 12 vorgesehen. Die Herstellung kann durch plasmaunterstützte chemische Dampfablagerung, Unterdruckablagerung, Laminierung, Zerstäubung oder eine andere bekannte Technik, die zum Auftragen eines Films gleichmäßiger Dicke geeignet ist, erfolgen.The overall element 16 can be made by depositing successive layers of conductors 18n, insulator 19, inner microplates 4n, barrier layer 10, photoconductor 8, insulator 17 and conductor 9 on a dielectric substrate layer 12. The FETs 5 are provided in the spaces between the outer microplates 18n on the dielectric substrate layer 12. Fabrication can be by plasma enhanced chemical vapor deposition, vacuum deposition, lamination, sputtering or any other known technique suitable for depositing a film of uniform thickness.

In der Praxis kann bei der Herstellung einer Tafel 16 mit einer im Handel erhältlichen Dünnfilmtransistortafel begonnen werden, die eine dielektrische Substratschicht 12, Transistoren 5, Xn-Leitungen 11 und Yn-Leitungen 13 aufweist. Im Handel erhältliche Tafeln, die zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigen verwendet werden, sind ein geeigneter Ausgangspunkt für den Bau der erfindungsgemäßen Tafel 16. Ladungsspeicherungskondensatoren 6 werden durch die inneren und äußeren Mikroplatten 4n und 18n mit einem dazwischenliegenden dielektrischen Material gebildet, wobei all diese Elemente zwischen den Xn-Leitungen 11 und den Yn-Leitungen 13 vorgesehen sind. Die Ladungssperrschicht 10 ist mit der photoleitenden Schicht 8 beschichtet. Die dielektrische Schicht 17 und die obere leitende Schicht 9 sind zur Vervollständigung der Tafel 16 auf der photoleitenden Schicht 8 ausgebildet.In practice, the manufacture of a panel 16 can begin with a commercially available thin film transistor panel comprising a dielectric substrate layer 12, transistors 5, Xn lines 11 and Yn lines 13. Commercially available panels used to make liquid crystal displays are a suitable starting point for the construction of the panel 16 of the invention. Charge storage capacitors 6 are formed by the inner and outer microplates 4n and 18n with an intervening dielectric material, all of which are provided between the Xn lines 11 and the Yn lines 13. The charge blocking layer 10 is coated with the photoconductive layer 8. The dielectric layer 17 and the upper conductive layer 9 are formed on the photoconductive layer 8 to complete the panel 16.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die obere leitende Schicht 9, die dielektrische Schicht 17 und die photoleitende Schicht 8 durchgängige Schichten. Die vorliegende Erfindung berücksichtigt jedoch auch, daß eine oder mehrere der Schichten die äußeren Mikroplatten 18n bedecken, derart, daß mehrere diskrete Teile gebildet werden, wobei sie zum Beispiel durch Ätzung paßgenau ausgebildet sind.In a preferred embodiment, the upper conductive layer 9, the dielectric layer 17 and the photoconductive layer 8 are continuous layers. However, the present invention also contemplates that one or more of the layers cover the outer microplates 18n such that several discrete Parts are formed, whereby they are precisely formed, for example by etching.

In Fig. 6 enden die Xn-Leitungen 11 in einer Schaltvorrichtung, die erste mehrere Schaltungen 32 aufweist, die es ermöglichen, die Xn-Leitungen 11 in eine erste Position A und eine zweite Position B zu schalten. Vorzugsweise weist die Schaltvorrichtung elektronisch adressierbare Festkörperschalter auf, die entweder extern oder mit dem Element 16 einstückig ausgebildet sind. Eine Vorspannung wird über eine Leitung 40 simultan an alle Xn-Leitungen 11 angelegt, wenn die Xn-Leitungen 11 sich in der ersten Position A befinden. Die Vorspannung auf den Xn-Leitungen 11 wird an die Gates aller Transistoren 5 angelegt, um die Transistoren 5 in einen leitenden Zustand zu versetzen, derart, daß es einem Strom ermöglicht wird, zwischen Source und Drain zu fließen.In Fig. 6, the Xn lines 11 terminate in a switching device comprising a first plurality of circuits 32 that enable the Xn lines 11 to be switched to a first position A and a second position B. Preferably, the switching device comprises electronically addressable solid state switches that are either external or integral with the element 16. A bias voltage is applied simultaneously to all of the Xn lines 11 via a line 40 when the Xn lines 11 are in the first position A. The bias voltage on the Xn lines 11 is applied to the gates of all of the transistors 5 to place the transistors 5 in a conducting state such that a current is allowed to flow between the source and drain.

Wenn die Schalter 32 sich in der zweiten Position B befinden, sind die Xn-Leitungen 11 über Leitungen 35 einzeln adressierbar und nicht mehr miteinander verbunden. Eine Einrichtung zur Durchführung einer derartigen sequentiellen Schaltung ist nicht dargestellt. Derartige Einrichtungen sind technisch bekannt und für die vorliegende Erfindung nicht von besonderer Bedeutung, da jede geeignete Schaltanordnung gewählt werden kann, ohne den Schutzumf ang der Erfindung zu verändern. Die Schalter 32 können durch eine Leitung 41 gesteuert werden.When the switches 32 are in the second position B, the Xn lines 11 are individually addressable via lines 35 and are no longer connected to one another. A device for carrying out such a sequential switching is not shown. Such devices are technically known and are not of particular importance for the present invention, since any suitable switching arrangement can be selected without changing the scope of the invention. The switches 32 can be controlled by a line 41.

In Fig. 6 ist zusätzlich zu den mit der Tafel 16 verbundenen oben beschriebenen Schaltungen, den Xn-Adreßleitungen 11 und den Yn- Abfrageleitungen 13, eine zusätzliche Verbindung zum Zugriff auf die vordere leitende Schicht 9 und die ersten mehreren Mikroplatten 18n vorgesehen, um die vordere leitende Schicht 9 und die ersten mehreren äußeren Mikroplatten 18n mit einer Stromversorgung 38 zu verbinden, die geeignet ist, eine programmierbare Serie veränderlicher Spannungen zu liefern.In Fig. 6, in addition to the circuits connected to the panel 16 described above, the Xn address lines 11 and the Yn sense lines 13, an additional connection for accessing the front conductive layer 9 and the first plurality of microdisks 18n is provided for connecting the front conductive layer 9 and the first plurality of outer microdisks 18n to a power supply 38 adapted to provide a programmable series of variable voltages.

In Betrieb werden die Schalter 32 zuerst in die Position A versetzt, in der eine Vorspannung, typischerweise 5 Volt, simultan an alle Xn-Leitungen 11 angelegt wird. Zusätzlich wird eine Spannung von typischerweise 5 Volt an eine Array-Rückstell-Leitung 91 angelegt, die verursacht, daß alle Array-Rückstell-Transistoren 93 in leitenden Zustand versetzt werden. Alle Ladungsspeicherungskondensatoren 6 werden über die Array-Rückstell-Transistoren geerdet. Darüber hinaus werden alle Ladungsverstärker 33 innerhalb der Ausleseelektronik 31 über die Leitung 39 rückgestellt. Eine mitialisierende Betriebsgleichstromspannung, etwa 1000 V, wird mit einer geregelten Rate an die obere leitende Schicht 9 angelegt.In operation, the switches 32 are first placed in position A, in which a bias voltage, typically 5 volts, is applied simultaneously to all Xn lines 11. In addition, a voltage of typically 5 volts is applied to an array reset line 91, causing all array reset transistors 93 to conduct. All charge storage capacitors 6 are grounded via the array reset transistors. In addition, all charge amplifiers 33 within readout electronics 31 are reset via line 39. A zeroing operating DC voltage, approximately 1000 V, is applied to the upper conductive layer 9 at a controlled rate.

Fig. 7 zeigt ein vereinfachtes elektrisches Ersatzschaltbild der dielektrischen Schicht 17, der photoleitenden Schicht 8 und des Ladungsspeicherungskondensators 6, die drei in Reihe geschaltete Mikrokondensatoren bilden, bevor die auftreffende Strahlung angelegt wird. Ein Schalter 52 und ein Widerstand 51 sind in Parallelschaltung zu dem Photoleiter 8 abgebildet und stellen den Effekt der Erzeugung des Elektronenlochpaars und den Transport in der photoleitenden Schicht 8 auf die Kapazität des im folgenden beschriebenen Kondensators dar. Vor der Bestrahlung ist der Widerstand des photoleitenden Materials effektiv unendlich; schematisch gesehen ist er daher äquivalent zu einem offenen Schalter, und der Entladewiderstand ist unwirksam. Bei der Bestrahlung wird der Widerstand des photoleitenden Materials verringert, was äquivalent zu einem geschlossenen Schalter ist und wobei der Entladewiderstand parallel zu dem photoleitenden Kondensator geschaltet ist. Vorzugsweise sind die sich an der photoleitenden Schicht bewegenden Ladungen direkt proportional zu der Intensität der auftreffenden Strahlung.Fig. 7 shows a simplified electrical equivalent circuit of the dielectric layer 17, the photoconductive layer 8 and the charge storage capacitor 6, which form three microcapacitors connected in series before the incident radiation is applied. A switch 52 and a resistor 51 are shown in parallel with the photoconductor 8 and represent the effect of the electron-hole pair generation and transport in the photoconductive layer 8 on the capacitance of the capacitor described below. Before irradiation, the resistance of the photoconductive material is effectively infinite; schematically, it is therefore equivalent to an open switch and the discharge resistor is ineffective. Upon irradiation, the resistance of the photoconductive material is reduced, which is equivalent to a closed switch and the discharge resistor is connected in parallel with the photoconductive capacitor. Preferably, the charges moving on the photoconductive layer are directly proportional to the intensity of the incident radiation.

Wenn eine initialisierende positive Betriebsspannung das Element 16 in Abwesenheit von Röntgenstrahlung überbrückt, wobei die Transistoren 5 und die Array-Rückstell-Transistoren 93 in einen leitenden Zustand versetzt sind, das Äquivalent eines geschlossenen Schalters 53, wird in den Ladungsspeicherungskondensatoren 6 keine Ladung akkumuliert. Bei der beschriebenen Struktur führt dies zu zwei verschiedenen Spannungen an den Kondensatoren, eine an den Mikrokondensatoren, die die photoleitende Schicht 8 darstellen, und die zweite an den Mikrokondensatoren, die die dielektrische Schicht 17 darstellen. Wenn zum Beispiel die Spannungsquelle 27 wie in Fig. 7 dargestellt 1000 Volt aufweist, können diese an die beiden Kondensatoren als 100 Volt an die dielektrische Schicht 17 und 900 Volt an den Photoleiter 8 verteilt werden. Bei Stabilisierung des elektrischen Feldes wird die Spannung auf den Xn-Leitungen, die die Transistoren 5 vorspannt, zu einer zweiten Betriebsspannung geändert, was bewirkt, daß die Transistoren nichtleitend werden, indem die Schalter 32 in die Position B versetzt werden. Durch einen vergleichbaren Vorgang werden auch die Array-Rückstell-Transistoren 93 in nichtleitenden Zustand versetzt. Dies ist aquivalent zum Öffnen des Schalters 53.When an initializing positive operating voltage bypasses the element 16 in the absence of X-rays, with the transistors 5 and the array reset transistors 93 placed in a conducting state, the equivalent of a closed switch 53, no charge is accumulated in the charge storage capacitors 6. In the structure described, this results in two different voltages across the capacitors, one across the microcapacitors constituting the photoconductive layer 8 and the second across the microcapacitors constituting the dielectric layer 17. For example, if the voltage source 27 as shown in Fig. 7, this can be distributed to the two capacitors as 100 volts to the dielectric layer 17 and 900 volts to the photoconductor 8. When the electric field is stabilized, the voltage on the Xn lines biasing the transistors 5 is changed to a second operating voltage, causing the transistors to become non-conductive by placing the switches 32 in position B. By a similar operation, the array reset transistors 93 are also placed in a non-conductive state. This is equivalent to opening the switch 53.

Fig. 8 zeigt den Effekt unterschiedlicher Mengen auftreffender Strahlung auf das Spannungsverteilungsmuster an verschiedenen Pixeln. Bei der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen trifft bildweise modulierte Röntgenstrahlung auf die Tafel 16 auf. Die Röntgenstrahlen erzeugen überschüssige Elektronenlochpaare innerhalb der photoleitenden Schicht und in Anwesenheit des durch die Spannungsdifferenz zwischen der vorderen leitenden Schicht 9 und den äußeren Mikroplatten 18n erzeugten elektrischen Feldes wandern Löcher zu der Grenzstelle zwischen der photoleitenden Schicht 8 und der Ladungssperrschicht 10 in dem Bereich über den inneren Mikroplatten 4n. Das Ausmaß der in der ganzen photoleitenden Schicht 8 erzeugten Elektronenlochpaare hängt von der Intensität der bildweise modulierten Röntgenstrahlung ab, die auf die Bildaufnahmetafel 16 trifft. Positive Ladungen akkumulieren an den Mikrospeicherkondensatoren 6 und ändern das Spannungsmuster, zum Beispiel zu den in Fig. 8 dargestellten Spannungen.Fig. 8 shows the effect of different amounts of incident radiation on the voltage distribution pattern at different pixels. During X-ray irradiation, image-wise modulated X-rays impinge on the panel 16. The X-rays create excess electron-hole pairs within the photoconductive layer and in the presence of the electric field created by the voltage difference between the front conductive layer 9 and the outer microplates 18n, holes migrate to the interface between the photoconductive layer 8 and the charge barrier layer 10 in the region above the inner microplates 4n. The amount of electron-hole pairs created throughout the photoconductive layer 8 depends on the intensity of the image-wise modulated X-rays impinging on the image pickup panel 16. Positive charges accumulate on the microstorage capacitors 6 and change the voltage pattern, for example to the voltages shown in Fig. 8.

Bei der vorliegenden Erfindung sind die mehreren Ladungsbarriereschichten 10 und dielektrischen Barriereschichten 17 wichtige Merkmale, die einen Ladungsaufbau an den Ladungsspeicherungskondensatoren 6 aufgrund von Kriechstrom während der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen verhindern. Wenn die positive Betriebsspannung an die oberen leitenden Schichten 9 angelegt wird, verhindert die dielektrische Barriereschicht 17, daß Löcher von der leitenden Schicht 9 in die photoleitende Schicht injiziert werden, und die Ladungsbarriereschicht 10 verhindert, daß Elektronen von den inneren Mikroplatten 4n in die photoleitende Schicht 8 injiziert werden, und verhindert so, daß eventuell vorhandener Kriechstrom an der photoleitenden Schicht 8 zusätzlichen Ladungsaufbau an den Speicherungskondensatoren 6 verursacht, der nicht auf Röntgenstrahlung zurückzuführen ist. Folglich ist das erzeugte Röntgenbild nicht durch Ladungsaufbau aufgrund von Kriechstrom beeinflußt, und das Signal-Rausch-Verhältnis des Röntgenbildes wird verbessert.In the present invention, the multiple charge barrier layers 10 and dielectric barrier layers 17 are important features that prevent charge buildup on the charge storage capacitors 6 due to leakage current during X-ray irradiation. When the positive operating voltage is applied to the upper conductive layers 9, the dielectric barrier layer 17 prevents holes from being injected from the conductive layer 9 into the photoconductive layer, and the charge barrier layer 10 prevents electrons from being injected from the inner microplates 4n into the photoconductive layer 8. and thus prevents any leakage current present on the photoconductive layer 8 from causing additional charge build-up on the storage capacitors 6 which is not attributable to X-ray radiation. Consequently, the X-ray image produced is not influenced by charge build-up due to leakage current and the signal-to-noise ratio of the X-ray image is improved.

Nach einem vorbestimmten Zeitraum wird der Röntgenstrahlenfluß unterbrochen, und es treffen keine Röntgenstrahlen mehr auf das Element 16 auf. Der an die obere leitende Schicht angelegte anfängliche Betriebsstrom 9 wird dann abgeschaltet, und somit wird ein radiographisches Bild in dem Element 16 in Form von in den Ladungskondensatoren 6 gespeicherten Ladungen aufgenommen.After a predetermined period of time, the X-ray flux is interrupted and no more X-rays impinge on the element 16. The initial operating current 9 applied to the upper conductive layer is then switched off and thus a radiographic image is recorded in the element 16 in the form of charges stored in the charge capacitors 6.

Im folgenden wird wieder auf Fig. 6 bezug genommen, wobei jede der Xn-Leitungen 11 sequentiell durch Anlegen einer geeigneten Vorspannung an die Leitung und somit an das mit der adressierten Xn- Leitung 11 verbundene Gate der FETs 5 sequentiell adressiert wird. Hierdurch werden die FETs 5 in leitenden Zustand versetzt, und die in den entsprechenden Ladungsspeicherungskondensatoren 6 gespeicherten Ladungen fließen zu den Yn-Leitungen 13 und zu den Eingängen der Ladungsverstärker 33. Die Ladungsverstärker 33 erzeugen ein Spannungsausgangssignal, das proportional zu der von der Yn- Leitung 13 erhaltenen Ladung ist. Das Ausgangssignal der Ladungsverstärker 33 wird in der Ausleseelektronik 31 digitalisiert, zum Beispiel unter Verwendung von A/D-Wandlern, die sequentiell abgetastet werden, um ein elektrisches Signal zu erhalten, das die Ladungsverteilung in den Speicherungskondensatoren 6 darstellt, wobei jeder Wert in jedem Speicherungskondensator 6 einen Bildpunkt darstellt. Nachdem die Signale einer Pixelzeile über eine Xn-Leitung 11 ausgelesen sind, werden die Ladungsverstärker durch die Rückstell-Leitung 39 zurückgestellt. Eine Xn-Leitung 11 wird adressiert und der Vorgang wiederholt, bis alle Ladungsspeicherungskondensatoren abgetastet worden sind und das gesamte Bild ausgelesen worden ist. Das elektrische Ausgangssignal kann gespeichert und/oder abgebildet werden. Da die Kassette gezielt Röntgenstrahlung ausgesetzt wird, ist es wichtig, das elektronische System 67 innerhalb der elektronischen Kassette 20 in Fig. 1 vor derartiger Strahlung abzuschirmen. Dies wird dadurch erzielt, daß die elektronischen Elemente mit Metallfolie 55 mit einer Kernladungszahl von über 50 umgeben sind, wie etwa Bleifolie.Referring again to Fig. 6, each of the Xn lines 11 is sequentially addressed by applying an appropriate bias voltage to the line and thus to the gate of the FETs 5 connected to the addressed Xn line 11. This causes the FETs 5 to conduct and the charges stored in the corresponding charge storage capacitors 6 flow to the Yn lines 13 and to the inputs of the charge amplifiers 33. The charge amplifiers 33 produce a voltage output signal proportional to the charge received from the Yn line 13. The output of the charge amplifiers 33 is digitized in the readout electronics 31, for example using A/D converters which are sequentially sampled to obtain an electrical signal representing the charge distribution in the storage capacitors 6, each value in each storage capacitor 6 representing a pixel. After the signals of a pixel row have been read out via an Xn line 11, the charge amplifiers are reset by the reset line 39. An Xn line 11 is addressed and the process repeated until all charge storage capacitors have been sampled and the entire image has been read out. The electrical output signal can be stored and/or imaged. Since the cassette is deliberately exposed to X-rays, it is important to reset the electronic system 67 within the electronic cassette 20 in Fig. 1 from such radiation. This is accomplished by surrounding the electronic elements with metal foil 55 having an atomic number greater than 50, such as lead foil.

Fig. 9 zeigt, wie die Tafel 16 auf die Aufnahme weiterer Röntgenbilder vorbereitet wird. Nachdem ein Signal zum Beispiel unter Verwendung des oben beschriebenen Vorgangs erhalten wurde, werden Restladungen beseitigt, indem sämtliche Xn-Leitungen 11 miteinander verbunden werden und an die Xn-Leitungen 11 wieder eine Vorspannung angelegt wird, um die Transistoren 5 in leitenden Zustand zu versetzen und so alle Ladungsspeicherungskondensatoren zu entladen. Alle Ladungsverstärker 33 werden über die Rückstell- Leitung 39 zurückgestellt. Die Anfangsbetriebsspannung wird wieder an die vordere leitende Tafel 9 angelegt, und während eines vorbestimmten Zeitraums wird die Betriebsspannung mit einer geregelten Rate von der Betriebsvorspannung zu einer Nullspannung und zu einer weiteren Umkehrspannung reduziert, die kleiner oder gleich der Höhe der ursprünglichen positiven Betriebsvorspannung sein kann. Diese umgekehrte Spannungspolarität ermöglicht es, daß Löcher von den inneren Mikroplatten 4n durch die Ladungsbarriereschicht 10 in die photoleitende Schicht 8 injiziert werden. Diese Bewegung von Löchern durch die photoleitende Schicht 8 setzt sich fort, bis die vorher in der photoleitenden Schicht eingefangenen Elektronen mit Löchern rekombiniert werden, wodurch das vorher verbliebene bildweise modulierte Ladungsverteilungsmuster beseitigt wird. Die Höhe der Betriebsspannung mit umgekehrter Polarität wird über einen zweiten vorbestimmten Zeitraum zurück auf eine Nullspannung abgesenkt. Dieser Löschungsvorgang wird wiederholt, bis alle eingefangenen Ladungen entfernt sind und die Bildaufnahmetafel für nachfolgende Bildaufnahmevorgänge bereit ist.Fig. 9 shows how the panel 16 is prepared to take further x-ray images. After a signal has been obtained, for example using the procedure described above, residual charges are removed by connecting all of the Xn lines 11 together and re-biasing the Xn lines 11 to cause the transistors 5 to conduct and thus discharge all of the charge storage capacitors. All of the charge amplifiers 33 are reset via the reset line 39. The initial operating voltage is re-applied to the front conductive panel 9 and during a predetermined period of time the operating voltage is reduced at a controlled rate from the operating bias to a zero voltage and to a further reverse voltage which may be less than or equal to the level of the original positive operating bias. This reversed voltage polarity allows holes to be injected from the inner microplates 4n through the charge barrier layer 10 into the photoconductive layer 8. This movement of holes through the photoconductive layer 8 continues until the electrons previously trapped in the photoconductive layer are recombined with holes, thereby eliminating the previously remaining imagewise modulated charge distribution pattern. The level of the reversed polarity operating voltage is decreased back to a zero voltage over a second predetermined period of time. This erasure process is repeated until all trapped charges are removed and the image pickup panel is ready for subsequent image pickup operations.

Claims

1. Portable electronic cassette for recording X-ray images, comprising:

a hand-transportable housing (20) having a first housing part (23) with a recess, the first housing part (23) being substantially transparent to X-rays and opaque to low energy radiation, and a second housing part (24) connected to the first housing part (23) to form a chamber between the first and second housing parts (23, 24);

an X-ray imaging panel (16) provided within the chamber for generating a plurality of electrical charges in a pattern representative of the intensity of the X-ray radiation;

a conversion device (31) also provided within the chamber and connected to the image pickup panel (16) for converting the plurality of electrical charges into a plurality of digitized pixel values;

a storage device (36) connected to the conversion device (31) for receiving and storing the plurality of digitized image element values, the storage device (36) having a connection device (28) to enable access to the storage device (36), and

an electrical power source (38) connected to the X-ray image recording panel (16), the conversion device (31) and the storage device (36), wherein the electrical power source (38) is designed such that it activates the X-ray image recording panel (16), the conversion device (31) and the storage device (36) so that the electronic cassette can be transported freely by hand.

2. A cassette according to claim 1, wherein the X-ray image recording panel (16) comprises:

a dielectric substrate layer (12) having an upper and a lower surface;

a plurality of transistors (5) arranged adjacent to the upper surface of the dielectric layer (12);

a plurality of charge storage capacitors (6) also arranged adjacent to the upper surface of the dielectric layer (12), each capacitor (6) having a conductive inner microplate (4n) connected to at least one of the transistors (5) and having a surface facing away from the dielectric layer (12);

a device provided adjacent to the upper surface of the dielectric layer for electronically activating the transistors (5) and for individually accessing each of the capacitors (6);

a photoconductive layer (8) provided over the transistors (5) and the activation and access device;

an upper conductive layer (9) provided above the photoconductive layer (8) opposite the dielectric layer (12);

a plurality of conduction barrier layers (19) each provided adjacent to the surface of each of the inner microplates (4n), and

a dielectric barrier layer (17) which is provided between the photoconductive layer (8) and the upper conductive layer (9) and has the same extent.

3. A cassette according to claim 2, wherein the layer of photoconductive material (8) is selected from the group consisting of selenium, lead oxide, cadmium sulfide and mercury iodide.

4. A cassette according to claim 2, wherein each capacitor (6) further comprises a conductive outer microplate (18n) provided on the upper surface of the dielectric layer (12) and dielectric material (19) provided over the outer microplate (18n), the inner microplate (4n) being provided over the dielectric material (19) opposite the outer microplate (18n).

5. A cassette according to claim 1, further comprising means for erasing (39) the plurality of electrical charges within the image pickup panel (16).

6. A cassette according to claim 1, further comprising a radiation shielding element (55) positioned around the conversion device (31), the storage device (36), the charge erasing device (39) and the electrical power supply (38).

7. A cassette according to claim 1, wherein the storage device (36) for storing a plurality of digitized pixel values comprises a device for storing at least one exposure of the cassette to incident radiation.

8. The cartridge of claim 1, wherein the storage device (36) is selected from the group consisting of an integrated circuit random access storage device, a magnetic disk recording device, and an optical disk recording device.

9. A cassette according to claim 1, wherein the electrical power source (38) comprises a battery-like element.

10. Cassette according to claim 1, with an X-ray sensor (68) mounted on the first housing part (23) for Detecting the onset and absence of incident radiation and activating the image pickup panel (16), the conversion device (31) and the storage device (36).

11. A cassette according to claim 1, wherein the first and second housing parts (23, 24) have a structure that can support a human body.

12. A method for taking an X-ray radiograph, comprising the following steps:

Placing an electronic cassette having an X-ray imaging panel (16) provided within the cassette in a first radiation imaging position located in close proximity to a first human body (48);

Irradiating the first surface of the electronic cassette with image-modulated X-ray radiation;

Producing an image-like modulated pattern of electrical charges in the X-ray image recording panel (16) provided within the cassette;

converting (31) the pattern of electrical charges into digitized pixel values representing the distribution and magnitude of the electrical charges produced within the X-ray imaging panel (16);

Maintaining the digitized pixel values in the storage device (36);

Neutralizing the electrical charges remaining within the X-ray imaging element such that the image-modulated pattern is eliminated, and

Transporting the electronic cassette by hand to a second radiation imaging location in close proximity to a second human body (48) which may or may not be different from the first human body (48).

13. A method of taking an X-ray chart according to claim 12, further comprising repeating the steps of placing, irradiating, producing, converting, maintaining, neutralizing and transporting.